Конструкции гребня и крепления откосов

Гребень плотины укрепляют одеждой в соответствии с типом устраиваемой на нем дороги (шоссе, мостовая, асфальтированная), он имеет обочины для пешеходного движения. С напорной стороны устраивают парапет в виде перил или сплошной стенки для защиты от всплесков воды (рисунок 20в). В некоторых случаях применяли стенку специального вогнутого профиля, отбрасывающую волну.

Ширину гребня плотины, если по нему не предусмотрен проезд, назначают не менее 3 м для плотин низких и средних и не менее 6м- для плотин высоких. Если же по плотине предусмотрен проезд автомобильного транспорта, гребень выполняют как дорогу в насыпи, и ширину его принимают в зависимости от категории дороги. Ориентировочно ширину гребня можно принимать по таблице 8.

Таблица 8 - Ширина гребня плотины

Класс дорог	Высота плотины
до 15 м	свыше 15 м
1. Дорога в две ленты движения, хозяйственная с обочинами
2. Дорога в две ленты движения с тротуарами
3. Дорога в две ленты движения, магистральная

Гребень плотины конструктивно оформляют в соответствии с типом дороги, прокладываемой по плотине.

На рисунке 19 приведена схема конструктивного оформления гребня.

Рисунок 19 - Конструкция гребня плотины (размеры в м): 1 - проезжая часть; 2 - обочины, покрытые щебнем

С низовой стороны в целях безопасности гребень плотины ограждают перилами или просто надолбами, т.е. отдельными столбами, закопанными в грунт.

Крепления откосов. Согласно СНиП 2.06.05-84 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)» для защиты верхового откоса допускается предусматривать следующие виды креплений:

• каменные (насыпные);

• бетонные монолитные, железобетонные сборные и монолитные с обычной и предварительно напряженной арматурой;

• асфальтобетонные;

• биологические.

Крепление верхового откоса плотины делится на основное, располагаемое в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и на облегченное, ниже и выше основного крепления, вплоть до гребня плотины.

Рисунок 20 - Крепления откосов и гребня

Верховой откос укрепляют от действия волн в пределах сработки верхнего бьефа и на 2-5 м выше и ниже крайних горизонтов воды верхнего бьефа в малых плотинах посредством двойной мостовой (0,4-0,5 м) из крупных камней (в невысоких плотинах небольших водохранилищ может быть одиночная мостовая) на слое щебня толщиной 0,15-0,2 м (рисунки 20а, 21), или наброской нескольких рядов камня, так же на щебенистой или гравелистой подготовке (рисунок 206). При отсутствии камня, и в крупных сооружениях, где особенно необходимо применять механизацию работ, крепление следует выполнять либо из готовых бетонных плит, укладываемых на слое щебня или гравия (рисунок 20), либо из крупных железобетонных плит, бетонируемых на месте; применяют также железобетонные плиты иногда с волнобойными гребнями (рисунок 20в).

Рисунок 21 - Пример крепления откоса каменной наброски (размеры в м):

1 - обратный фильтр, 2 - гравий или щебень (толщина слоя 0,3 м);

D - диаметр камня крепления

Низовой откос обычно крепится путем посева трав или покрытия дерном с предварительной укладкой слоя растительной земли в 20-30 см; в более редких случаях низовой откос укрепляют одиночной мостовой. В случае возможности волнения в нижнем бьефе, низовой откос приходится крепить до высоты подъема (вкатывания) волн с некоторым запасом, аналогично верховому.

Защитные, или отепляющие, слои на откосах для защиты глинистого грунта экрана или тела плотины от промерзания, если грунт пучинистый, устраивают из песчаного или песчано-гравелистого грунта, толщина слоя 2-3 м.

Нижнюю границу основного крепления следует назначать ниже УМО (уровня мертвого объема) на величину 2И_в (где И_в - высота волны 1 % обеспеченности).

Каменные материалы для крепления откосов следует применять из плотных изверженных и метаморфических пород. Каменную наброску следует применять во всех случаях, когда на месте строительства или вблизи имеется камень, пригодный для крепления, так как каменная наброска позволяет механизировать работы и получить достаточно гибкое крепление.

Каменное крепление устраивается при высоте волны до 2,5 м. При заложении откоса т=1н-3 расчетный вес камня, согласно СНиП 2.06.04-82 можно определять по формуле

где кф - коэффициент, равный для бетонных массивов 0,021 и каменной наброски 0,025;

Yk - объемный вес отдельных камней или массивов;

Yo - объемный вес воды;

т - заложение откоса;

h, A - соответственно расчетные значения высоты и длины волны.

Толщина слоя камня в наброске из несортированного камня / ^ 3£>_ш, где D_w - диаметр камня весом Q , приведенного к шару (условно)

В сортированной наброске допускается 25% камней, неполномерных по весу, в несортированной наброске - камней расчетного размера и крупнее - не менее 50% от общего количества. Покрытия из наброски камня укладывают на однослойную подготовку из щебенистого материала с коэффициентом неоднородности η=5÷20 и максимальным размером фракций 100 мм и более. Толщину подготовки принимают в зависимости от высоты волны не менее 35 см и не менее 10 D₅₀.

Каменное мощениепо слою гравийной или щебенистой подготовки требует значительно меньше камня, его толщина определятся по формуле

Это крепление менее гибко, требует большей затраты ручного труда, толщина дверного мощения t=0,2-0,5 м. Это крепление применяют при малой высоте волны и наличии дешевого камня.

Бетонные и железобетонные покрытиявыполняют в виде монолитных плит или сборных плит. Целесообразно применять бетонное покрытие при крупности камня D_ш > 0,4-0,5 м.

Монолитные плиты толщиной 15-50 см имеют размеры от 5^Х5 до 20^х20 и более, швы между ними бывают открытые и закрытые. Сборные плиты делают толщиной от 8-10 до 15-20 см и размерами 1,5^х1,5 до 5^Х5 м. Плиты укладываются на сплошном обратном фильтре. Плиты соединяются друг с другом шар-нирно (рисунок 22).

Рисунок 22 - Пример конструкции крепления откоса бетонными плитами (размеры в м): 1 - доски (просмоленные); 2 - втрамбованный щебень толщиной 0,1 м; 3 - ленточный дренаж под швом; 4 - мелкий камень; 5 - гравий или щебень толщиной 0,2 м; 6 – плиты

Толщина железобетонных плит определяется по формуле

где t_n - толщина плиты;

В - длина плиты по нормали к урезу воды;

к₃ - коэффициент запаса, равный 1,25-1,51;

у₆ - объемный вес бетона (обычно 2,4 т/м³).

Под температурно-осадочными швами железобетонных покрытий устраивают многослойные подготовки типа обратных фильтров. В этом случае под покрытие укладывают слой однородного материала, с tj<2 и коэффициентом межслойности со следующим слоем подготовки D₅o/^5o=3-^4. Размер наименьшей фракции верхнего слоя подготовки должен удовлетворять условию 0,6 D_mm>b, где Ъ - размер поперечного сечения отверстий в покрытии. Для нижнего слоя, как и при однослойной подготовке, используют материал с 7<20. Толщина слоев фильтра принимается 20-30 см и не менее 8D₅₀ соответствующего слоя.